Dataset to &quot;Experimental determination of the optical properties of walnut shell particles&quot;

Koch, Matthias; Pielsticker, Stefan; Ströhle, Jochen; Kneer, Reinhold

doi:10.18154/RWTH-2024-08918

Dataset to "Experimental determination of the optical properties of walnut shell particles"

Koch, Matthias^RWTH* ; Pielsticker, Stefan^RWTH* ; Ströhle, Jochen ; Kneer, Reinhold^RWTH*

2024

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-08918
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/993683/files/DataPublication_IOR_WNS.zip

Einrichtungen

Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung (412610)

Projekte

DFG project G:(GEPRIS)240984532 - Modellierung der Strahlungseigenschaften von pulverisierten Biomassepartikeln bei der Oxy-Fuel-Verbrennung (C04) (240984532) (240984532)
DFG project G:(GEPRIS)215035359 - TRR 129: Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre (215035359) (215035359)

Kurzfassung
Der Brechungsindex (IOR) wird für die Modellierung der Interaktion zwischen Wärmestrahlung und pulverisierten Festbrennstoffen benötigt. In dieser Arbeit wird daher der komplexe Brechungsindex von Biomasse (Walnussschale) anhand von pulverisierten Partikeln bestimmt. Einzelne Partikel werden bestrahlt, und die Streustrahlung wird in verschiedenen Richtungen gemessen. Um eine Verfälschung des Streumusters (Phasenfunktion) zu vermeiden, werden die Partikel kontaktlos in einem akustischen Levitator gehalten. Dabei werden über 1000 verschiedene Phasenfunktionen gemessen. Die gemessenen Streumuster werden mit einem inversen Auswerteverfahren ausgewertet, um den IOR zu bestimmen. Die Mie-Theorie dient als Grundlage für die mathematische Modellierung der Strahlungseigenschaften der Teilchen. Der gemessene IOR wird dann mit Daten aus der Literatur über Kohle verglichen. Für den Wellenlängenbereich lambda = 2000 - 4000 nm werden keine deutlichen Unterschiede zwischen dem IOR von Kohle und Biomasse festgestellt. Für Lambda > 4000 nm ist der reale Teil der Biomasse-IOR größer und die Unterschiede nehmen mit zunehmender Wellenlänge zu. Die Größenordnung entspricht jedoch immer noch der des Kohle-IOR, so dass nur geringe Unterschiede in den Strahlungseigenschaften von Kohle und Biomasse zu erwarten sind.

The index of refraction (IOR) is required to model thermal radiation interaction with pulverized solid fuels. In this work, the complex index of refraction of biomass (walnut shell) is therefore determined using pulverized particles. Single particles are irradiated, and the scattered radiation is measured in different directions. To avoid falsification of the scattering pattern (phase function), the particles are kept contactless in an acoustic levitator. Here, over 1000 different phase functions are measured. The measured scattering patterns are evaluated using an inverse evaluation procedure to determine the IOR. Mie theory serves as the basis for the mathematical modeling of the radiation properties of the particles. The measured IOR is then compared to data from the literature on coal. For the wavelength range lambda = 2000 - 4000 nm no distinct differences are noticed between the coal and biomass IOR. For lambda > 4000 nm the real part of the biomass IOR is larger and the differences increase with increasing wavelength. However, the order of magnitude still matches that of coal IOR, and thus, only minor differences in the radiative properties of coal and biomass are expected.

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